高速铁路牵引变电所仿真运行实训室建设的实践与探讨

支崇珏

【摘 要】高速铁路牵引变电所仿真运行实训室能够对变电运行人员进行运行监视、设备巡视、倒闸操作、两票办理、事故处理等专业技能培训，而且还可以对变电站运行人员进行技能培训与考核，技能竞赛，开展自主学习，进行设备改造研究等。为高速铁路牵引供电专业运维人员提供全范围、全过程、全方位的培训环境，降低培训成本，增强培训效果，提高培训效率。

【关键词】高速铁路；牵引变电所；仿真；实训室

1 建设牵引变电所仿真运行实训室的必要性

为了开展高速铁路牵引变电所运行和检修课程的教学，大部分的院校都选择在校园内建设一套模拟变电所的设备，投资巨大而且占地面积也非常大，并且考虑到资金以及安全的因素，只能采用一次设备模拟，二次设备真实的方式来建设。但是模拟变电所建成后，无法模拟故障，更无法进行故障排除的讲解。对于学生来说动手训练机会少，既有设备拆解后还原难度大。也无法判断学生是否理解电路接线图等重要变配电知识。因此模拟变电所对于开展牵引变电所课程的教学还是具有一定的局限性。为了解决上述问题，在模拟变电所的基础之上，我校建设了高速铁路牵引变电所仿真运行实训室。

高速铁路牵引变电所仿真运行实训室可以弥补实验设备、师资等教学条件的不足，无需硬件投资，可大大降低实训室的建设成本，并且开展虚拟实验实训安全可靠，能避免学生在实训过程中发生意外事故。作为模拟变电所的补充，学生的学习效果得到明显提升，还可以促进教学观念的改进，对提高实践教学的质量，有着十分重要的意义。

2 牵引变电所仿真运行实训室的功能

我院建设的高速铁路牵引变电所仿真运行实训室以京沪高铁的牵引变电所为模型，建立仿真的牵引变电所，建设完成的高速铁路牵引变电所仿真运行实训室具有以下功能：

2.1 变电运行培训功能

高速铁路牵引变电所仿真系统中所有设备的外观、操作方式、显示及其操作等均与参照对象保持一致。学生可通过全三维虚拟变电所系统对变电所设备进行认知学习，可在三维虚拟变电所内漫游，可以熟悉设备的布局，部件的位置。

1） 监视巡视

（1）牵引变电所仿真系统能完全、逼真地模拟各种环境和运行工况下的高速铁路牵引变电所，动画逼真，操作简单，方便快捷，易于运行人员掌握。

（2）牵引变电所仿真系统能能按照相关规程规定要求，对所内设备的状态、动作信号和异常信号进行监视。

（3）牵引变电所仿真系统应用三维交互式漫游系统，能对仿真牵引变电所的各类设备按照相关规范及现场运行规程的要求，进行全方位的设备巡视。

（4）学生按照部颁与现场制定的运行规程对站内外设备和回路进行巡视，并选择巡视所用的所有专用工具。

2） 运行操作

牵引变电所仿真系统能直观地模拟变电运行人员的操作环境，在综自和常规等不同方式实现对牵引变电所内仿真对象的操作。

（1）牵引变电所仿真系统的运行操作不仅涵盖牵引变电所典型倒闸作业票中的所有操作，还包括操作前后的接听调令、模拟操作、安全操作工具的准备和使用、操作汇报、安全设施设置、办理工作票等。

（2）牵引变电所仿真系统能对仿真牵引变电所的各类仿真设备按照相关规范及现场运行规程的要求进行虚拟操作，完成仿真站内设备的各种运行操作工作。

（3）牵引变电所仿真系统具备一、二次设备的防误操作报警功能。

3）倒闸作业票办理

牵引变电所仿真系统中建立了典型倒闸作业票票库，变电运行人员在牵引变电所仿真系统中能按照相关规程规定的要求，完成倒闸作业票的填写、办理、终结等工作。能实现对变电运行人员办理全过程的仿真培训，并能对变电运行人员在办理过程中的错误进行警示。

4）事故处理演练

牵引变电所仿真系统能够进行各种电气设备及其相关故障的处理演练，运行人员通过相应的操作进行故障的处理，处理成功可恢复系统正常运行；若处理错误，将造成故障无法排除或进一步扩大。通过事故处理演练能培训牵引变电所运行人员及时发现问题，并依据进行故障处理的能力。

（1）牵引变电所仿真系统以模拟牵引变电所内事故为主，能够模拟各种事故的故障过程。

（2）对于由运行人员误操作产生的故障，仿真系统将根据当时的运行工况和误操作产生的后果自动进行响应，能对运行人员的处理继续进行监视。

（3）教师可以人为加入指定设备故障，由学生来逐步进行故障原因的查找，使学生的实际动手能力得以提高。

5）记录评分

仿真系统能对变电运行人员进行的仿真操作演练全过程记录；能对受训人员操作演练的过程进行评价；能对操作的关键步骤进行量化分值，对受训人员的操作成绩进行打分。

6）实践教学管理

教师机拥有功能如下：运行/冻结、工况快存、工况选择、故障控制、就地操作功能、外部参数、监视变量、操作记录、自动评分等。教师机操作简便，界面友好，有利于教师开展实践教学。

3 高速铁路牵引变电所仿真实训室建设成效

高速铁路牵引变电所仿真实训室仿真实现了变电所所有的功能。在学生的实训过程中能有效地对学生在牵引变电所中相关的工作进行针对性的训练。

1）训练学生电路分析能力

仿真系统能够实时、动态的显示变电所的电路原理图。在电路原理图上，设置相应的操作按钮，用以对各原理图的浏览与查看。电路原理图应能够根据保护盘、GIS柜等设备的操作变化，实时发生相应的变化，学生能够在电路原理图上清晰的观察到开关设备的变化情况及电路的得失电情况。

2）训练学生对工具的使用能力

学生能够对工具的外观进行认知，在检修的过程中，学生需选择正确的工具才能进行作业。当选择错误时，系统能够给出提示。

3）训练学生检修项目的工作流程

学生能够进行按照真实的检修作业流程，进行检修工作的演练。系统在全三维环境下，能够对检修项目中的设备进行检查，学生通过对变电所各类设备状态进行观察，并给出判断的结果。

4）训练学生故障处理的能力

牵引变电所仿真系统能够再现现场常见的事故和现象，特别是对于那些在实际牵引变电所很少发生而又必须正确判断、快速进行处理的故障。 有些故障在实际现场很难遇到，但学生可以在仿真系统中预先进行故障处理的训练，能力提升效果显著。

4 结论

高速铁路牵引变电所仿真运行实训室为高速铁路牵引供电专业运行、维护等人员提供全范围、全过程、全方位的培训环境，通过仿真实训室的建设，降低了实践教学的成本，增强了实践训练的效果，提高实训效率，解决了高铁牵引供电专业受场地限制，同时经费有限无法采购大量高压设备，及电压过高不利于开展实践教学的难题，也为高速铁路牵引供电职工培训提供新的思路，取得了新突破。

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[责任编辑：张涛]